ქართული ხორბლის ევოლუციის რადიობიოლოგიური ჰიპოთეზა

საქართველოსთვის ხორბალს, ისევე როგორც ვაზს, გარდა სასოფლო-სამეურნეო დანიშნულებისა, უდიდესი ისტორიული და კულტურული მნიშვნელობა აქვს. სწორედ ამითაა განპირობებული ის დიდი ინტერესი, რომელსაც ხორბლის წარმოშობისა და გავრცელების საკითხებთან მიმართებაში განხორციელებული სამეცნიერო კვლევები იწვევენ.

მოლეკულურ-გენეტიკური, ბიოქიმიური, ბოტანიკური, ციტოლოგიური, იმუნოლოგიური, გეოგრაფიული, არქეოლოგიური და სხვა მეთოდების გამოყენების საფუძველზე, ხორბლის სხვადასხვა სახეობათა მრავალწლიანი გამოკვლევის შედეგად, ჩამოყალიბდა ჰიპოთეზა გვარ Triticum-ის ევოლუციის შესაძლო მიმდინარეობის შესახებ ჯერ კიდევ მე-18 საუკუნის ბოლოს უკვე გაჩნდა პირველი ჰიპოთეზები, რომლებიც მიუთითებდნენ ველურად მზარდი და კულტურული მცენარეების ლოკალიზაციაში პარალელიზმის არსებობაზე.   

ჰიპოთეზათა სიმრავლემ გამოიწვია ურთიერთსაპირისპირო შედეგების გამოვლენა. კულტურულ მცენარეთა წარმოშობის ცენტრების შესახებ შეხედულებათა ფორმირებაში მნიშვნელოვანი წვლილი მიუძღვის ვავილოვს, რომელმაც  აჩვენა, რომ კულტურულ მცენარეებს გააჩნიათ არა მარტო განაწილების შემოფარგლული საზღვრები, არამედ კონკრეტული არეალიც. მიუხედავად მცირე ტერიტორიისა, საქართველო ერთადერთი ქვეყანაა მსოფლიოში, სადაც ხორბლის 15 სახეობა არის დაფიქსირებული. ხორბლის 15 სახეობიდან 5 მათგანი საქართველოს ენდემს წარმოადგენს. ენდემური ხორბლის წარმოშობის ადგილად მიჩნეულია რაჭა-ლეჩხუმის მთიანი რეგიონები. საექსპედიციო მასალებსა და თეორიულ დასკვნებზე დაყრდნობით, ვავილოვმა ერთმნიშვნელოვნად აჩვენა, რომ კულტურულ მცენარეთა წარმოშობის ცენტრები განლაგებულია დედამიწის ოპტიმალური კლიმატური პირობების ზონებში და, რაც განსაკუთრებით საყურადღებოა, ეს „ცენტრები“ ძირითადად მდებარეობენ მთის ეკოსისტემებში.  უამრავი მონაცემი არსებობს იმ ვარაუდის სასარგებლოდ, რომ კულტურულ მცენარეთა მოყვანის პირველი კერები მიესადაგება, სწორედ მთის ეკოსისტემებს და აქედან  ვრცელდება მიმდებარე ბარის ზონებში. ბუნებრივი პირობების მიხედვით, აღნიშნული ზონები განსხვავდებოდნენ ტემპერატურის, ნიადაგის ტენიანობისა და რელიეფის მრავალფეროვნებით, რაც ხელსაყრელ პირობებს ქმნიდა სახეობათა გეოგრაფიული იზოლაციისთვის. ამასთანავე, თუ გავითვალისწინებთ ევოლუციურად ჩამოყალიბებული ფორმების სახესხვაობებს, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ გენეტიკურად მრავალფეროვანი ცენტრები რაღაც დამატებითი ბუნებრივი პირობებით უნდა ხასიათდებოდეს, რომელთა ზემოქმედებით შესაძლებელი გახდებოდა ინტენსიური მუტაციური პროცესების გამოწვევა. მთიან რეგიონებში ასეთ სარწმუნო პირობად შეიძლება მივიჩნიოთ მაღალი რადიაციული ფონი.

როგორც ცნობილია, ბუნებრივი რადიაციული ფონი განისაზღვრება მთის საბადოების, ნიადაგისა და წყლის,  ასევე კოსმოსური გამოსხივებით. რადიაციული ფონის მნიშვნელოვანი შემადგენელი ნაწილია მთის ქანებისა და ნიადაგის ბუნებრივი რადიოაქტიურობა, რომელიც ძირითადად წარმოდგენილია რადიოაქტირი კალიუმით, ურანით, თორიუმითა და მათი დაშლის პროდუქტებით.

არანაკლებ საყურადღებოა ის ფაქტი, რომ თანამედროვე რადიაციული ფონისგან განსხვავებით, წარსულ გეოლოგიურ ეპოქებში რადიაციული ზემოქმედება მნიშვნელოვან დონეს აღწევდა. ქართული ხორბლის ევოლუცია იძლევა რა შესაძლებლობას გენეტიკური მასალის საკმაოდ ფართო სპექტრის მიღებისა, ამ მიმართულებით წარმართული კვლევის შედეგები შეიძლება გამოყეებული იქნას როგორც მოდელი მთიანი რეგიონების შედარებით ჩაკეტილი ზონების ევოლუციური პროცესების ახსნისათვის.

ზემოაღნიშნულის საფუძველზე, ჩვენი კვლევის მიზანს წარმოადგენდა მაიონიზებელი რადიაციის შესაძლო გავლენის შესწავლა ენდემური ქართული ხორბლის ევოლუციური პროცესების მსვლელობაზე, აგრეთვე, საქართველოს კონკრეტულ მთიან რეგიონებში ფილოგენეტიკური პროცესების ფორმირებაზე.

კვლევის ობიექტად გამოყენებული იქნა სხვადასხვა გენომური მაჩვენებლის მქონე ხორბლის მცენარეები: Triticum monocoсcum.L, Triticum timopheevii (Zhuk) Zhuk, Triticum dicoccum Schrank ex Schübler, Triticum macha Dekapr. & Menabde, Triticum zhukovskyi Menabde & Ericzjan, და Triticum aestivum. რადიაციული ზემოქმედების მოდელირების ფაქტორს წარმოადგენდა γ-გამოსხივება, რომელიც საკვლევი მცენარეების გენოტიპების რადიორეზისტენტობის დონის დადგენის საშუალებას იძლევა. ხორბლის თესლის თესვისწინა დასხივება ხორციელდებოდა γ-დანადგარზე (დასხივების წყარო 137Cs, დოზის სიმძლავრე- 1,1 გრეი/წთ).

როგორც პირველი სურათიდან ჩანს, ხორბლის შერჩეული სახეობები რადიორეზისტენტობის დონით განსხვავდებიან ერთმანეთისგან. ამიტომ, ძნელი არ იყო რადიორეზისტენტობის მიხედვით პირობითად სამი ჯგუფის გამოყოფა: I-2n=14- ხასიათდება დაბალი რადიორეზისტენტობით; II-2n=28- ყველაზე რადიომდგრადი ჯგუფი.

სურ. 1. საცდელი მცენარეების რადიორეზისტენტობის რანჟირებული ჯგუფები
1-Triticum monocoсcum. L, 2- Triticum timopheevii (Zhuk) Zhuk,  3-Triticum dicoccum Schrank ex Schübler, 4- Triticum macha Dekapr. & Menabde, 5-Triticum zhukovskyi Menabde & Ericzjan, 6-Triticum aestivum.

რადიორეზისტენტობის პირობითი ჯგუფები,
X – რადიორეზისტენტობის ჰიპოთეტური ზონა.

პლოიდობასა და რადიორეზისტენტობის დონეს შორის ასეთი მკვეთრი დამოკიდებულება თეორიულ ბაზას წარმოადგენს დასკვნისათვის, რომ გარემოში რადიაციული ფაქტორის არსებობისას მიმდინარეობს ადაპტაციური ეფექტების მექანიზმების მიმართული ფორმირება. კერძოდ, რადიაციული ზემოქმდებისას მრავალი მცენარეული ორგანიზმის პოლიპლოიდიზაციის პროცესი წინაპირობას ქმნის მაღალი რადიორეზისტენტობის მქონე გენოტიპის ფორმირებისთვის. ეს ფენომენი დადასტურებულია ქართული ხორბლის პოლიპლოიდიზაციის პროცესების კვლევებით. ცხადია, რომ ბუნებრივი გადარჩევის ამ ფორმების რეალიზაცია საჭიროებს გადარჩევის ფაქტორის ხანგრძლივ, ქრონიკულ ზემოქმედებას. კულტურულ მცენარეთა წარმოშობის ცენტრების ვავილოვისეული სურათისა და ურანის საბადოების ზონების შეჯერებით შეიძლება დადასტურდეს, რომ ინტენსიური სახეობათწარმოქმნის მრავალი ცენტრი ზუსტად მიესადაგება ურანის საბადოების ზონებს, რომლებიც ხასიათდება დედამიწის ზედაპირზე ანომალიურად მაღალი ბუნებრივი რადიაციული ფონით.

ეს ყოველივე ადასტურებს ვავილოვის მიერ გამოკვლეულ კულტურულ მცენარეთა ინტენსიური სახეობათწარმოქნის თითქმის ყველა ცენტრისა და ჟუკოვსკის მიერ გამოყოფილი მონათესავე კულტურების ვიწროენდემურ სახეობათა წარმოშობის მრავალი მიკროცენტრის მდებარეობის შესაბამისობას ურანის დაგროვების ზონებთან, რომლებიც ხასიათდებიან გარემოს მაღალი ბუნებრივი რადიოაქტივობით, რაც სავსებით გასაგებია თანამედროვე რადიობიოლოგიის პოზიციიდან; ანუ შესაძლებელია, რომ უმთავრეს მუტაგენურ ფაქტორს წარმოადგენდეს მაღალი რადიოაქტიური გარემო, რომელსაც ერთდროულად მცენარეთა მთელ კომპლექსზე ზემოქმედების უნარი შესწევს.

სავარაუდოდ, ამ უკანასკნელი გარემოებით შეიძლება აიხსნას პარალელიზმი მონათესავე ორგანიზმების მემკვიდრულ ცვალებადობაში. იმ ბუნებრივმა მიზეზებმა (ოპტიმალური კლიმატური ზონები, მთიანი რეგიონების მიკროკლიმატის სახესხვაობები, ტემპერატურა, ნიადაგი, ნალექების რაოდენობა, გეოგრაფიული იზოლაციის პირობები), რომლებმაც, ვავილოვის აზრით, განაპირობეს ფორმათწარმოქმნის ცენტრების ლოკალიზაცია, სავარაუდოდ, აგრეთვე გავლენა იქონიეს სახეობათა წარმოშობაზე.

განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია კვლევები, რომლებიც აჩვენებენ, რომ ინტენსიური რადიაციული ზემოქმედება იყო, როგორც ჩანს, ინდუცირებული მუტაგენეზის გამომწვევი ყველაზე მძლავრი და მთავარი ფაქტორი. ხანგრძლივი გეოლოგიური ეპოქების განმავლობაში, სწორედ აღნიშნული ფაქტორის ზემოქმედებამ უზრუნველყო ინტენსიური სახეობათწარმოქმნის პროცესები და აქტიური ბუნებრივი გადარჩევა. აქედან გამომდინარე, ენდემების აღმოჩენის ზონების რადიოლოგიური მდგომარეობის შესწავლამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გაამაგროს პოზიცია ხორბლის ადგილობრივი სახეობების ევოლუციის მსვლელობაში მაიონიზებელი გამოსხივების როლის შეფასების საკითხებში.

ენდემების ფორმირებაზე რადიაციის ზემოქმედების მოდელის სანდოობისთვის ჩვენ განვახორციელეთ იმ ზონების ანალიზი, რომლებშიც განსაზღვრული დროის მანძილზე ნაპოვნია ძირითადი ენდემური ხორბლები. უმთავრესად ამ ზონას წარმოადგენდა რაჭა-ლეჩხუმის რეგიონი. გეოგრაფიულად ეს ზონა ლოკალიზებულია საქართველოს ჩრდილოეთი საზღვრის ხაზზე: ცაგერი-ორბელი-ლაილაში-პატარა ონი; აღმოსავლეთით: ხვანჭკარა-დგნორისა; სამხრეთი და დასავლეთით: თამაკონი-გორდი-მქვენა (სურათი-2).

როგორც წარმოდგენილი სურათიდან ჩანს, მოცემული ზონა ხასიათდება ლანდშაფტების იზოლირების მაღალი დონით, აგრეთვე რადიოაქტივობის მაღალი მაჩვენებლით. აღნიშნული ზონის რადიონუკლიდური შემცველობის კვლევამ აჩვენა ნიადაგში ურანის, თორიუმისა და კალიუმის რადიოაქტიური ელემენტების არსებობა. ამ ბუნებრივი რადიონუკლიდების ფიზიკური მახასიათებლების (მაგალითად, ურანის ნახევარდაშლის პერიოდი-4,4 მლრდ. წელი) გათვალისწინებით შეიძლება ვივარაუდოთ ამ ზონის რადიოაქტივობა მრავალი გეოლოგიური პერიოდის მანძილზე.

სურ. 2 რაჭა-ლეჩხუმის ლანდშაფტური ზონა, სადაც დაფიქსირებულია ქართული ენდემური ხორბლის რამდენიმე სახეობა

ამგვარად, ქართული ხორბლის სახეობების აღმოჩენის ზონის (რაჭა-ლეჩხუმი) რადიობიოლოგიური პარამეტრების ანალიზის შედეგად დიდი ალბათობით შეიძლება გაკეთდეს დასკვნა, მოცემული ზონის ფარგლებში გენოტიპების ფორმირებაში რადიაციის მონაწილეობის შესახებ. რადიაცია წარმოადგენს ისეთ ზემოქმედ ფაქტორს, რომელსაც ხორბლის სახეობებში პოლიპლოიდიზაციის პროცესების გამოწვევის უნარი შესწევს, რაც, თავის მხრივ, განაპირობებს მათი რადიორეზისტენტობის გაზრდას. სწორედ ამ უკანასკნელი დებულების საფუძველზე შევეცადეთ ქართული ხორბლის სახეობების ევოლუციის რადიობიოლოგიური ჰიპოთეზის ჩამოყალიბებას, რომლის სასარგებლოდაც მეტყველებს თავად ვავილოვის ფრაზა – „კულტურულ მცენარეთა მაქსიმალურ ნაირსახეობათა არსებობის ზონები, ამასთანავე, არიან მათი წარმოშობის ცენტრებიც“. საყურადღებოა ბოლო წლებში მიღებული პალეობოტანიკური მონაცემები კონკრეტულ ზონებში მიწათმოქმედების განვითარების შესახებ, რომლებიც მიგვანიშნებენ ამ დარგის პოლიცენტრულ წარმოშობაზე.

ბუნებრივია, ჩვენ მიერ მოწოდებული რადიობიოლოგიური ჰიპოთეზა, ქართული ხორბლის ევოლუციის შესახებ, საკითხს კონკრეტული პასუხის გარეშე ტოვებს. თუმცა, რადიობიოლოგიური მიდგომა მიუთითებს განსაზღვრული ევოლუციური რგოლების ნაკლებობაზე (სურ.1) როგორც ორგანიზმის, ისე კონკრეტული გენების წარმოშობის დონეზე. ცნობილია, რომ იზოლირებული ლანდშაფტების ეკოლოგიურ ზონებში მაღალია ორგანიზმთა განსაზღვრული ფორმების გაქრობის ალბათობა, რის გამოც შუალედური გენეტიკური რგოლების კვლევა (მათი არარსებობის გამო) დიდ სირთულეებს ქმნის და მოლეკულურ-გენეტიკური კვლევები ხორციელდება, მხოლოდ არსებული გენეტიკური ხაზების საფუძველზე. ჩვენი ვარაუდით, იზოლირებული მთიანი ეკოსისტემების ევოლუციური პროცესების თავისებურებებთან დაკავშირებული დეტალური საკითხების შემდგომი შესწავლა მულტიდისციპლინარულ მიდგომებს მოითხოვს.

¹მიხეილ გოგებაშვილი, ¹ნაზი ივანიშვილი, ¹მარიამ შუბითიძე,
²მირიან ჩოხელი, ²გულნარი ჩხუტიაშვილი, ²ცოტნე სამადაშვილი
¹ი. ბერიტაშვილის სახელობის ექსპერიმენტული ბიომედიცინის ცენტრი, რადიაციული უსაფრთხოების პრობლემათა ლაბორატორია, თბილისი საქართველო.
² გარემოს დაცვისა და სოფლის მეურნოების სამინისტროს სამეცნიერო-კვლევითი ცენტრი, თბილისი, საქართველო.